1、高考生物一轮复习 第10单元 现代生物科技专题 第33讲 基因工程夯基提能作业本第33讲基因工程A组基础题组考点一基因工程的操作工具1.(2017北京师大附中期中)下列关于各种与基因工程有关酶的叙述,不正确的是()A.DNA连接酶能将2个末端互补的DNA片段连接在一起B.逆转录酶是以核糖核苷酸为原料,以RNA为模板合成互补DNAC.限制性内切酶可识别一段特殊的核苷酸序列,并在特定位点切割D.PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点2.构建重组质粒时可选用四种限制酶,其识别序列如图。为防止酶切片段的自身环接,不可选用的限制酶组合是() A. B. C. D.3.图中列出了几种限制酶识别
2、序列及其切割位点,图甲、图乙中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列叙述正确的是()A.用质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割B.图甲所示的质粒分子在经Sma酶切割后含有4个游离的磷酸基团C.为获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入DNA聚合酶D.用EcoR、Hind和BamH中的任意一种酶切割质粒和外源基因都可以考点二基因工程的操作步骤、应用与蛋白质工程4.下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是()A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛
3、选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用5.(2018北京西城期末)利用人胰岛B细胞构建cDNA文库,然后通过核酸分子杂交技术从中筛选目的基因,筛选过程如图所示。下列说法错误的是()A.cDNA文库的构建需要用到逆转录酶B.图中的菌落是通过稀释涂布法获得的C.核酸分子杂交的原理是碱基互补配对D.从该文库中可筛选到胰高血糖素基因6.下表有关基因表达的选项中,不可能的是()基因表达的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白7.如图表示蛋白质工程的
4、操作过程,下列说法不正确的是()A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术C.a、b过程分别是转录、翻译D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因8.在生物工程中,科学家已经可以利用多种类型的生物反应器来生产人类需要的生物产品。下列生物反应器的应用中,必须破坏相应细胞才能获得生物产品的是()A.利用单克隆抗体制备技术制作精确诊断SARS病毒的试剂盒B.利用筛选出来的优质酵母酿造葡萄酒C.利用植物组织培养技术培育人参细胞快速获得大量人参皂葡萄甙D.利用微生物的发酵作用将沼气池中的有机废物转化为沼气B组提升题组一、选择题1.(2
5、017北京海淀期末)微生物常被用于基因工程中。下列相关叙述正确的是()A.从耐热的细菌中获取PCR所需的DNA连接酶B.大肠杆菌、酵母菌等是基因工程常用的载体C.作为载体的DNA分子需具有合成抗生素的基因D.常利用土壤农杆菌将目的基因导入植物细胞2.(2017北京师大附中期中)土壤农杆菌含有一个大型的Ti质粒(如图所示),在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程并通过土壤农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,以下分析不合理的是()A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制起始点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏B
6、.将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时,可以用Ca2+处理细菌C.用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞,可以通过植物组织培养成具有抗旱基因的植物D.若能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因,则说明该基因工程项目获得成功3.如图表示一项重要生物技术的关键步骤,X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列说法不正确的是()A.X是能合成人胰岛素的细胞B.质粒通常有标记基因和多个限制酶切点C.基因与载体的重组只需要DNA连接酶D.该受体细胞的性状被定向改造4.科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因,并以农杆菌的质粒为载体,采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法正确的是
7、()A.金属硫蛋白基因需插入质粒的T-DNA上,才能转移到受体细胞中B.为培育出转基因烟草植株,应选择的受体细胞一定是烟草的受精卵C.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,因此不具有专一性D.转基因烟草与原烟草相比基因组成发生变化,导致两者出现生殖隔离5.利用基因工程手段将Myc和Ras两种癌基因导入小鼠体内,检测转基因小鼠的癌症发病率,结果如下图所示。研究同时发现,乳腺和唾液腺的癌变率较高。结合图示结果分析,下列说法正确的是()A.可用农杆菌转化法将癌基因导入小鼠体内B.两种癌基因共同作用使细胞更易发生癌变C.只要有Myc或Ras基因,细胞就会癌变D.Myc和Ras基因的表达没有组织特
8、异性6.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述正确的是()A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到的染色体上C.的染色体上若含抗虫基因,则一定会表现出抗虫性状D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异二、非选择题7.(2018北京西城期末)杂交子代在生长、成活、繁殖能力等方面优于双亲的现象称为杂种优势。研究者以两性花植物大豆为材料进行实验,探究其杂种优势的分子机理。(1)以甲、乙两品系作为亲本进行杂交实验获得F1,分别测定亲代和F1的茎粗、一株粒重、脂肪含量、蛋白质的含量,结果如表1。表1:亲代及F1的相关数据指标品系甲乙甲乙F
9、1甲乙F1茎粗(mm)7.97.412.513.5一株粒重(g)19.113.450.258.4脂肪(%)19.421.920.620.8蛋白质(%)36.534.536.837.0结果表明,杂交子代F1在等方面表现出了杂种优势。相同两种品系的大豆正反交所得子代相关性状不一致,推测可能与中的遗传物质调控有关。(2)进一步研究大豆杂种优势的分子机理,发现在大豆基因组DNA上存在着很多的5-CCGG-3位点,其中的胞嘧啶在DNA甲基转移酶的催化下发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶。细胞中存在两种甲基化模式,如下图所示。大豆某些基因启动子上存在的5-CCGG-3位点被甲基化,会引起基因与酶相互作用方式
10、的改变,通过影响转录过程而影响生物的(填“基因型”或“性状”),去甲基化则诱导了基因的重新活化。(3)基因甲基化模式可采用限制酶切割和电泳技术检测。限制酶Hpa和Msp作用特性如表2。表2:Hpa和Msp的作用特性5-CCGG-3甲基化模式HpaMsp未甲基化+半甲基化+-全甲基化-+(备注:“+”表示能切割,“-”表示不能切割)相同序列的DNA同一位点经过Hpa和Msp两种酶的识别切割,切割出的片段(填“相同”或“不同”或“不一定相同”)。通过比较两种酶对DNA的切割结果进而可以初步判断。用两种酶分别对甲、乙两亲本及F1基因组DNA进行酶切,设计特定的,利用PCR技术对酶切产物进行扩增,分析
11、扩增产物特异性条带,统计5-CCGG-3位点的甲基化情况,结果如表3。表3:亲代及F15-CCGG-3位点的甲基化统计结果品系总甲基化位点数(%)半甲基化位点数(%)全甲基化位点数(%)甲769(56.92%)330(24.43%)439(32.49%)乙722(58.89%)281(22.92%)441(35.97%)甲乙F1603(48.86%)255(20.66%)348(28.20%)甲乙F1611(48.23%)264(20.84%)347(27.39%)表3中所列数据说明正反交的杂种F1均出现了的现象,从而使相关基因的活性,使F1出现杂种优势。8.(2017北京海淀期末)近年来研究
12、发现,H5亚型禽流感能突破种间屏障感染人类。因此,在流感疫苗开发中考虑对人流感和禽流感主要亚型进行共预防具有重要意义。科研人员针对人流感病毒H3以及禽流感病毒H5进行了相关研究。(1)H蛋白是构成流感病毒的主要成分,可以作为制成疫苗,接种到小鼠体内,使小鼠产生免疫。(2)研究人员利用p质粒构建p-H5/H3共表达的重组质粒(如下图)。设计思路是:获得H5基因和H3基因,先将H5基因整合到p质粒(仅含有Nhe和Xho酶切位点)上,再将H3基因插入,获得重组质粒。为达到实验目的,需要在目的基因两端引入酶切位点,在H5基因两端需要引入酶切位点。(3)为研究共表达重组质粒的免疫效果,研究人员在第0、2
13、1和35天给实验组小鼠注射一定浓度的重组质粒p-H5/H3,对小鼠进行免疫;对照组处理是。分别测定实验组和对照组的抗体含量。随着免疫次数的增加,实验组小鼠体内针对H5和H3的抗体浓度迅速增加,说明p-H5/H3免疫后诱导小鼠产生了针对H5和H3的免疫。(4)研究人员分离了实验组小鼠的脾脏淋巴细胞,分别加入进行特异性刺激,发现p-H5/H3免疫后T淋巴细胞增殖明显,且产生了大量的干扰素,说明免疫后诱导小鼠产生了免疫。(5)科研人员研制的p-H5/H3 DNA疫苗与传统疫苗相比具有的优点是(至少写出两点)。答案全解全析A组基础题组考点一基因工程的操作工具1.BDNA连接酶能连接2个末端互补的DNA
14、片段之间的磷酸二酯键,A正确;逆转录酶是以脱氧核糖核苷酸为原料,以RNA为模板合成互补DNA,B错误;限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,C正确;PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点,D正确。2.C为防止酶切片段的自身环接,需要用不同的限制酶进行切割,而且不同的限制酶切割后产生的黏性末端要不同。限制酶和切割后产生的黏性末端不同,可选用,与题意不符,A错误;限制酶和切割后产生的黏性末端也不同,可选用,与题意不符,B错误;限制酶和切割后产生的黏性末端相同,不可选用,与题意相符,C正确;限制酶和切割后产生的黏性末端
15、不同,可选用,与题意不符,D错误。3.A基因表达载体必须具备目的基因、启动子、终止子、标记基因,图中质粒的标记基因为抗生素抗性基因,而Sma的切割位点就在该标记基因上,目的基因中也有Sma的切割位点,因此用质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,A正确。质粒切割前是双链环状DNA分子,所有磷酸基团都参与形成磷酸二酯键,故不含游离的磷酸基团。从图甲可以看出,质粒上只含有一个Sma的切点,因此被该酶切割后,质粒变为线性双链DNA分子,因每条链上含有一个游离的磷酸基团,因此切割后含有两个游离的磷酸基团,B错误。质粒和目的基因连接后获得重组质粒,该过程需要DNA连接酶的作用,故混合后加入DN
16、A连接酶,C错误。只使用EcoR切割后,质粒和目的基因两端的黏性末端相同,用DNA连接酶连接时,就会产生质粒、目的基因自身连接物,而单独利用BamH或Hind 剪切时,在目的基因上只有一个酶切位点,因此不能切割目的基因,D错误。考点二基因工程的操作步骤、应用与蛋白质工程4.C由于人肝细胞中胰岛素基因不能表达,所以无法利用肝细胞 mRNA 反转录获得胰岛素基因,A项错误;表达载体的复制启动于复制原点,胰岛素基因的转录启动于启动子,B项错误;抗生素抗性基因是标记基因,作用是检测受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有胰岛素基因的受体细胞筛选出来,C项正确;启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,是转录
17、的起点,而终止密码子位于mRNA上,在翻译中起作用,D项错误。5.DcDNA是由mRNA逆转录获得的,需要逆转录酶催化,A正确;由图可知,培养基上的单菌落均匀分布,可见图中菌落是通过稀释涂布平板法获得的,B正确;核酸分子杂交时,严格遵循碱基互补配对原则,C正确;该文库为cDNA文库,由人胰岛素B细胞的mRNA逆转录获得,而胰岛B细胞分泌胰岛素,不分泌胰高血糖素,从而不会产生指导胰高血糖素合成的mRNA,故不能从该文库中获得胰高血糖素基因,D错误。6.D兔成熟红细胞无细胞核不能表达兔血红蛋白基因,D符合题意。正常人皮肤细胞中有人酪氨酸酶基因,可以表达出人酪氨酸酶,B不符合题意,通过基因工程可以实
18、现不同生物之间的基因表达,A、C不符合题意。7.B蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等,对于合成或改造基因至关重要;蛋白质工程的进行离不开基因工程,对蛋白质的改造是通过对基因的改造来完成的;图中a、b过程分别是转录、翻译过程;蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因。8.C单克隆抗体是由杂交瘤细胞分泌的蛋白质,生产时不需要破坏细胞,A错误;酵母菌无氧呼吸产生的酒精可以排出细胞外,不需要破坏细胞,B错误;人参皂甙位于人参细胞内,获得该物质需要破坏细胞,C正确;微生物发酵产生的沼气能直接排到细胞外,D错误。B组提升题组一、选择题1.D可以从耐热的
19、细菌中获取耐高温的DNA聚合酶,PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶,A错误;基因工程常用的载体是质粒、动植物病毒、噬菌体衍生物等,大肠杆菌和酵母菌是常用受体菌,B错误;基因工程的载体需要有标记基因,如抗生素抗性基因等,C错误;农杆菌转化法是目的基因导入植物细胞的常用方法,D正确。2.D土壤农杆菌含有一个大型的Ti质粒,在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段转入植物的基因组,所以若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制起始点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏,故A正确;将目的基因导入细菌时,需要用Ca2+处理细菌,使其成为易于吸收周围环境中
20、DNA分子的感受态,故B正确;用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞,再通过植物组织培养技术将受体细胞培养成具有抗旱基因的植物,故C正确;能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因,只能说明目的基因导入成功,不能说明该基因工程项目获得成功,故D错误。3.C由题干信息和图可知,X具有人胰岛素基因并能合成人胰岛素,A正确;质粒通常有标记基因和多个限制酶切点,B正确;基因与载体的重组除了需要DNA连接酶外,还需要限制酶,C错误;基因工程能定向改造生物的性状,该受体细胞是运用基因工程技术培育而成的,其性状已被定向改造,D正确。4.AT-DNA是农杆菌中的Ti质粒上的一段DNA,可转移至受体细胞中,外源基
21、因需插入质粒的T-DNA上,才能转移到受体细胞中,A正确;为培育出转基因烟草植株,应选择的受体细胞是烟草的体细胞或受精卵,B错误;同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,切割以后它们具有相同的黏性末端,因此限制酶具有专一性,C错误;转基因烟草与原烟草相比,基因组成发生变化,但未发生生殖隔离,D错误。答案是A。5.B农杆菌转化法适用于将目的基因导入植物细胞,将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法,A错误;题图显示含有Myc和Ras两种基因的小鼠中,无肿瘤小鼠的比例最低,说明两种癌基因共同作用使细胞更易发生癌变,B正确;含有Myc或Ras基因的小鼠中,无肿瘤小鼠的比例都大于0,即含有My
22、c或Ras基因的小鼠中,都有一部分没有发生癌变,C错误;根据题意,小鼠乳腺和唾液腺的癌变率较高,说明Myc和Ras基因的表达有组织特异性,D错误。6.D的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与,A错误;侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的T-DNA整合到的染色体上,B错误;的染色体上含有目的基因(抗虫基因)但不一定表达,C错误;基因工程依据的原理是基因重组,基因重组属于可遗传变异,若表现出抗虫性状,则说明基因工程操作成功,D正确。二、非选择题7.答案(1)茎粗、一株粒重细胞质(线粒体、叶绿体)(2)RNA聚合性状(3)不一定相同是否甲基化及甲基化模式(甲基化模式)引物总(半+全)甲基化水平较双
23、亲降低(去甲基化,只答全甲基化或半甲基化不给分)增强解析(1)根据题干和表1知,F1相比于甲和乙两亲本,有明显变化的是茎粗和一株粒重,而脂肪和蛋白质含量变化不明显。植物进行杂交时,细胞质中的遗传物质来自母本,后代表现型因母本不同而不同。表1中的正反交实验结果不完全相同,这很有可能是细胞质中的遗传物质或其他调控物质有差异造成的。(2)根据题干得知基因位点的甲基化主要影响了DNA的转录,因此受影响的酶应是RNA聚合酶。生物的基因型未受影响,但转录产物的改变影响翻译过程,造成蛋白质种类和含量的差异,最终影响生物的性状。(3)根据题干知,甲基化程度不同,两种限制酶的切割结果也不相同,因此相同的DNA切
24、出的片段不同,因此我们可以根据切割片段的不同来判断DNA的甲基化程度。PCR过程扩增DNA需要引物,为了保证扩增目的基因的准确性,需要设计出能与目的基因特异性结合的引物;基因甲基化的增加会降低基因的表达量,根据表3可知,F1与甲、乙两亲本相比总甲基化程度有所降低,因此甲基化的基因因为去甲基化而重新活化,即相关基因的活性增强。8.答案(1)抗原特异性(2)Nhe、 Cla和Xho(3)将小鼠分三组,在第0、21和35天分别改为注射等量相同浓度的p质粒、p-H5、p-H3进行免疫体液(4)H5流感病毒或H3流感病毒细胞(5)能实现两种病毒共预防;不具有“减毒”疫苗的危险性(或“安全性更好”);生产
25、成本低;稳定性好、便于保存解析(1)H蛋白是构成流感病毒的主要成分,可以作为抗原制成疫苗,接种到小鼠体内,使小鼠产生特异性免疫。(2)据图分析可知,步骤中先将H5基因整合到p质粒上,该质粒上仅含有Nhe和Xho酶切位点,即用Nhe和Xho两种酶切割目的基因构建重组质粒;而将H3基因插入,获得重组质粒需要H5基因右端有Cla酶,因此需要在H5基因两端引入Nhe、Cla、Xho酶切位点。(3)实验组为第0、21、35天注射一定浓度的重组质粒,对照实验应遵循单一变量和对照性原则,则对照组应将小鼠分为三组,在第0、21和35天分别改为注射等量相同浓度的p质粒、p-H5、p-H3进行免疫,这样对比才能看出共表达质粒的免疫效果;由于抗体浓度迅速增加,因此诱导产生的是体液免疫。(4)如果要进行特异性刺激需要分别加入相应的抗原及H3病毒或H5病毒,由于T细胞产生了大量干扰素,而干扰素是由效应T细胞产生的,所以免疫后诱导小鼠产生了细胞免疫。(5)根据题意可知DNA疫苗可实现两种病毒共预防,同时不带有致病DNA分子,因此不具有“病毒”疫苗的危险性(或“安全性更好”),此外DNA疫苗生产成本低,稳定性好、便于保存。
